(57)【要約】【課題】  電圧無印加状態で液晶分子が基板に対して垂直配向する液晶層を用いる液晶表示素子において、特殊な視野角補償板を用いることなく、広視野角を実現できる液晶表示素子を提供する。【解決手段】  ２枚の基板間に設けられた液晶層と、２枚の基板の両側にそれぞれ設けられたリタデーション８０〜１５０ｎｍの１／４波長板とリタデーション２００〜３００ｎｍの半波長板と偏光板とを備える。２つの偏光板の透過軸は略直交し、２つの半波長板の遅相軸方向は略直交しかつ２つの半波長板のリタデーションは略同等であり、２つの１／４波長板の遅相軸方向は略直交しかつ２つの１／４波長板のリタデーションは略同等である。偏光板の透過軸と半波長板の遅相軸方向とがなす角度は３０〜４５°であり、偏光板の透過軸と１／４波長板の遅相軸方向とがなす角度は３０〜４５°の２倍と４５°との和であるようにした。【選択図】  図１
2006047726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の基板と第二の基板との間に設けられ電圧無印加状態では液晶分子が第一及び第二の基板に対して垂直配向する液晶層と、第一の基板と第二の基板との間に断続的かつ周期的に設けられ第一の基板側から入射した光を反射する反射部と、第一の基板に隣接しリタデーションが８０〜１５０ｎｍの第一の１／４波長板と、第一の１／４波長板に隣接しリタデーションが２００〜３００ｎｍの第一の半波長板と、第一の半波長板に隣接する第一の偏光板と、第二の基板に隣接しリタデーションが８０〜１５０ｎｍの第二の１／４波長板と、第二の１／４波長板に隣接しリタデーションが２００〜３００ｎｍの第二の半波長板と、第二の半波長板に隣接する第二の偏光板とを備え、
第一の偏光板の透過軸と第二の偏光板の透過軸とは略直交し、第一の半波長板の遅相軸方向と第二の半波長板の遅相軸方向とは略直交しかつ第一の半波長板のリタデーションと第二の半波長板のリタデーションとは略同等であり、第一の１／４波長板の遅相軸方向と第二の１／４波長板の遅相軸方向とは略直交しかつ第一の１／４波長板のリタデーションと第二の１／４波長板のリタデーションとは略同等であり、
第一の偏光板の透過軸と第一の半波長板の遅相軸方向とがなす第一の角度は３０〜４５°であり、第一の偏光板の透過軸と第一の１／４波長板の遅相軸方向とがなす角度は第一の角度の２倍と直角の略半角との和であり、第二の偏光板の透過軸と第二の半波長板の遅相軸方向とがなす第二の角度は３０〜４５°であり、第二の偏光板の透過軸と第二の１／４波長板の遅相軸方向とがなす角度は第二の角度の２倍と直角の略半角との和であることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
第一の基板と第二の基板との間に設けられ電圧無印加状態では液晶分子が第一及び第二の基板に対して垂直配向する液晶層と、第一の基板と第二の基板との間に断続的かつ周期的に設けられ第一の基板側から入射した光を反射する反射部と、第一の基板に隣接しリタデーションが８０〜１５０ｎｍの第一の１／４波長板と、第一の１／４波長板に隣接しリタデーションが２００〜３００ｎｍの第一の半波長板と、第一の半波長板に隣接する第一の偏光板と、第二の基板に隣接しリタデーションが８０〜１５０ｎｍの第二の１／４波長板と、第二の１／４波長板に隣接しリタデーションが２００〜３００ｎｍの第二の半波長板と、第二の半波長板に隣接する第二の偏光板とを備え、
第一の偏光板の吸収軸と第二の偏光板の吸収軸とは略直交し、第一の半波長板の遅相軸方向と第二の半波長板の遅相軸方向とは略直交しかつ第一の半波長板のリタデーションと第二の半波長板のリタデーションとは略同等であり、第一の１／４波長板の遅相軸方向と第二の１／４波長板の遅相軸方向とは略直交しかつ第一の１／４波長板のリタデーションと第二の１／４波長板のリタデーションとは略同等であり、
第一の偏光板の吸収軸と第一の半波長板の遅相軸方向とがなす第一の角度は３０〜４５°であり、第一の偏光板の吸収軸と第一の１／４波長板の遅相軸方向とがなす角度は第一の角度の２倍と直角の略半角との和であり、第二の偏光板の吸収軸と第二の半波長板の遅相軸方向とがなす第二の角度は３０〜４５°であり、第二の偏光板の吸収軸と第二の１／４波長板の遅相軸方向とがなす角度は第二の角度の２倍と直角の略半角との和であることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項３】
表示画面を有する携帯機器において、請求項１または２記載の液晶表示素子を表示画面に用いたことを特徴とする携帯機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶表示技術の分野に属するものであり、電圧無印加状態では液晶分子が基板に対して垂直配向する液晶層を用いた場合に広視野角を得る液晶表示素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
外光を利用する反射モードとバックライトと呼ばれる光源を利用する透過モードの両方で表示可能な半透過型の液晶表示素子は、周囲の明るさによらず視認性の高い表示ができることから、屋内外両方で使用する携帯機器に広く用いられている。通常の使用環境では透過モードで表示することが多く、透過モードの表示特性が重要視される傾向にある。よく用いられる指標としては、最大輝度、コントラスト比（＝最大輝度／最小輝度）、視野角が挙げられる。なお、最大輝度は白輝度、最小輝度は黒輝度ともいう。
【０００３】
最近は、素子を正面から見たときのコントラスト比の観点から、電圧を印加しない時に液晶層の液晶分子を基板に対して垂直配向させることが提案されている。これは、液晶分子を垂直配向させることで光が入射しても偏光状態は変化しないから、液晶層の厚さが変わっても最小輝度への影響は見られないためである。すなわち、この状態で黒を表示するようにすれば、液晶層の厚さに依存しない安定した黒表示を得ることができる。
【０００４】
このように液晶分子を垂直配向させると、その光学特性は縦に立ったラグビーボール状の屈折率楕円体で表すことができる。このとき、液晶表示素子の正面からみると光学特性は等方的であり、入射光の偏光状態は変化しない。ところが、視線方向を正面から斜め方向にずらすと、複屈折が生じるので入射光の偏光状態が変化し、そのために黒を表示しているにもかかわらず光が漏れてくる。これは、最小輝度の上昇すなわち素子を斜めから見たときのコントラスト比の低下をもたらし、視野角が狭くなることの原因となる。
【０００５】
従来の半透過型の液晶表示素子では、反射モードと透過モードが同じ印加電圧で白表示、あるいは黒表示を行うため、基板の両側にそれぞれ１／４波長板と偏光板を４５°ずらして貼り合わせた円偏光板を使用している。垂直配向を使用する半透過型液晶表示素子では、基板の両側に配置された偏光板同士は直交し、同様に基板の両側に配置された１／４波長板同士も直交している（例えば、特許文献１参照。）。また、基板の両側に配置する円偏光板を、半波長板と１／４波長板と偏光板とで構成し、半波長板同士、１／４波長板同士、偏光板同士が直交し、かつ半波長板同士、１／４波長板同士のリタデーションが等しく（偏光板のリタデーションは考えない）なるように構成している。このような構成では、広い波長域で出射偏光を円偏光にすることができ、半波長板と１／４波長板が６０°、半波長板と偏光板が１５°ずれるように、各偏光板及び位相差板の方向を設定することが開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−４７１９４号公報
【特許文献２】特開２００２−３５０８５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の技術では、視線角度を大きく傾斜させた方向からのコントラスト比を上げて広い視野角を得るには、特殊な視野角補償板（負のｃ−ｐｌａｔｅ、二軸位相差板など）を使用することが知られている。しかしながら、このような視野角補償板を使用すると、液晶表示素子全体の厚さが厚くなるという問題がある。とくに、薄型化が要求される携帯機器用途としては好ましくない。
【０００８】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、特殊な視野角補償板を用いることなく、広視野角を実現できる液晶表示素子を提供する。さらに、このような液晶表示素子を用いて、広視野角の表示画面を有する携帯機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明における液晶表示素子は、第一の基板と第二の基板との間に設けられ電圧無印加状態では液晶分子が第一及び第二の基板に対して垂直配向する液晶層と、第一の基板と第二の基板との間に断続的かつ周期的に設けられ第一の基板側から入射した光を反射する反射部と、第一の基板に隣接しリタデーションが８０〜１５０ｎｍの第一の１／４波長板と、第一の１／４波長板に隣接しリタデーションが２００〜３００ｎｍの第一の半波長板と、第一の半波長板に隣接する第一の偏光板と、第二の基板に隣接しリタデーションが８０〜１５０ｎｍの第二の１／４波長板と、第二の１／４波長板に隣接しリタデーションが２００〜３００ｎｍの第二の半波長板と、第二の半波長板に隣接する第二の偏光板とを備え、第一の偏光板の透過軸と第二の偏光板の透過軸とは略直交し、第一の半波長板の遅相軸方向と第二の半波長板の遅相軸方向とは略直交しかつ第一の半波長板のリタデーションと第二の半波長板のリタデーションとは略同等であり、第一の１／４波長板の遅相軸方向と第二の１／４波長板の遅相軸方向とは略直交しかつ第一の１／４波長板のリタデーションと第二の１／４波長板のリタデーションとは略同等であり、第一の偏光板の透過軸と第一の半波長板の遅相軸方向とがなす第一の角度は３０〜４５°であり、第一の偏光板の透過軸と第一の１／４波長板の遅相軸方向とがなす角度は第一の角度の２倍と直角の略半角との和であり、第二の偏光板の透過軸と第二の半波長板の遅相軸方向とがなす第二の角度は３０〜４５°であり、第二の偏光板の透過軸と第二の１／４波長板の遅相軸方向とがなす角度は第二の角度の２倍と直角の略半角との和であるものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、特殊な視野角補償板を用いることなく、広視野角を実現できる液晶表示素子を提供できる。さらに、このような液晶表示素子を用いて、広視野角の表示画面を有する携帯機器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明が適用される液晶表示素子の実施の形態１を説明するための側面図である。液晶表示素子１００には、第一の基板１１、第二の基板１２としてのガラス基板２枚の間に、液晶層が設けられている。液晶層に用いられる液晶分子５は、電圧無印加状態ではガラス基板１１、１２に対して垂直配向するものである。ガラス基板１１の液晶層側の面にはカラーフィルター６、ＩＴＯ電極７が順次形成されており、ＩＴＯ電極７上にはポリイミド（例えばＪＳＲ製ＪＡＬＳ６８２）の垂直配向膜が形成されている。
【００１２】
また、ガラス基板１１とガラス基板１２との間には、ガラス基板１１側から入射した光を反射する反射部８が設けられている。反射部８は例えば、アルミニウム膜などの金属膜を上部に有する樹脂層をガラス基板１２に形成し、反射部８の厚さはガラス基板１１とガラス基板１２の間隔のおよそ半分である。図２は、この実施の形態の液晶表示素子における反射部８の配置図であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。反射部８は例えば、内部に貫穿部を有する囲繞形状をしており、その外形の大きさは画素の大きさに相当するものとする。反射モードで表示する際は反射部８が表示領域となり、透過モードで表示する際は貫穿部が表示領域となる。図２（ａ）のように、反射部８はガラス基板１１とガラス基板１２との間に断続的かつ周期的に設けられている。
【００１３】
ここで、ＩＴＯ電極５であるが、周期的にスリットが形成されている。さらに、ガラス基板１１側に設けられたスリットとガラス基板１２側に設けられたスリットとは、一方が画素の中央部を通過し、他方が画素の端部を通過する位置関係にある。これにより、電圧印加状態で液晶分子５が効率よく傾斜できる。
【００１４】
図１において、ガラス基板１１の液晶層とは反対側の面には、第一の１／４波長板２１、第一の半波長板３１、第一の偏光板４１が順次隣接している。同様に、ガラス基板１２の液晶層とは反対側の面には、第２の１／４波長板２２、第二の半波長板３２、第二の偏光板４２が順次隣接している。半波長板３１、３２及び１／４波長板２１、２２は、例えばシクロオレフィン系樹脂フィルムを延伸して作成される。このように延伸された樹脂フィルムは、延伸軸方向（遅相軸方向）の屈折率は延伸軸方向と直交する方向の屈折率より大きくなるため、複屈折率△ｎを生じる。各半波長板、各１／４波長板の異常光に対する屈折率ｎｅ、常光に対する屈折率ｎｏとすると、複屈折率△ｎはｎｅ−ｎｏに等しい。ここで、各半波長板、各１／４波長板の複屈折率△ｎと厚さｄとの積を、リタデーションと呼ぶことにする。この実施の形態では、半波長板３１のリタデーションと半波長板３２のリタデーションとは略同等であり、１／４波長板２１のリタデーションと１／４波長板２２のリタデーションとは略同等である。
【００１５】
図３は、偏光板４１、４２の透過軸、半波長板３１、３２の遅相軸方向及び１／４波長板２１、２２の遅相軸方向の関係を示す図である。ここで、偏光板４１の透過軸４１ａ、半波長板３１の遅相軸方向３１ａ及び１／４波長板２１の遅相軸方向２１ａは実線で、偏光板４２の透過軸４２ａ、半波長板３２の遅相軸方向３２ａ及び１／４波長板２２の遅相軸方向２２ａは破線で示している。
【００１６】
図３において、偏光板４１の透過軸と偏光板４２の透過軸とは略直交し、半波長板３１の遅相軸方向と半波長板３２の遅相軸方向とは略直交し、１／４波長板２１の遅相軸方向と１／４波長板２２の遅相軸方向とは略直交している。また、偏光板４１の透過軸と半波長板３１の遅相軸方向とがなす第一の角度θ１とすると、偏光板４１の透過軸と１／４波長板２１の遅相軸方向とがなす角度は、２×θ１＋∠Ｒ／２（４５°）に設定される。同様に、偏光板４２の透過軸と半波長板３２の遅相軸方向とがなす第二の角度θ２とすると、偏光板４２の透過軸と１／４波長板２２の遅相軸方向とがなす角度は、２×θ２＋∠Ｒ／２に設定される。θ１、θ２は３０〜４５°が望ましい。以下、この実施の形態では、θ１＝θ２＝４５°の場合について、詳細に説明する。
【００１７】
まず、透過モード表示領域（反射部８がない領域）の液晶層の厚さを４．０μｍ、４．５μｍ、５．０μｍとした３種類の液晶表示素子を、液晶表示素子Ｉ〜ＩＩＩとする。このとき、反射モード表示領域（反射部８がある領域）の液晶層の厚さは透過モード表示領域の半分で、それぞれ２．０μｍ、２．２５μｍ、２．５μｍとする。液晶材料（メルク製ＭＬＣ６６０８）の複屈折率△ｎは０．０８３９、誘電異方性△εは−４．２である。偏光板４１、４２の透過軸、半波長板３１、３２の遅相軸方向及び１／４波長板２１、２２の遅相軸方向は、図２（a）のＸ−Ｘの方向を基準すなわち０°として、表１に示す角度とする。半波長板３１、３２及び１／４波長板２１、２２のリタデーションは波長５５０ｎｍでの値である。
【００１８】
【表１】
2006047726.tif 000003
【００１９】
液晶表示素子Ｉ〜ＩＩＩのいずれでも、偏光板４１の透過軸と偏光板４２の透過軸との角度は９０°、半波長板３１の遅相軸方向と半波長板３２の遅相軸方向との角度は９０°、１／４波長板２１の遅相軸方向と１／４波長板２２の遅相軸方向との角度は９０°である。また、いずれでも、偏光板４１の透過軸と半波長板３１の遅相軸方向とがなす角度θ１は４５°である。偏光板４１の透過軸と１／４波長板２１の遅相軸方向とがなす角度は、２×４５°＋４５°＝１３５°である。ただし、液晶表示素子Ｉの例でいうと、９５°＋１３５°＝２３０°であるが、１８０°を超えているので５０°（２３０°−１８０°）のように表記している。同様に、偏光板４２の透過軸と半波長板３２の遅相軸方向とがなす角度θ２も４５°、偏光板４２の透過軸と１／４波長板２２の遅相軸方向とがなす角度も１３５°である。
【００２０】
図４は、液晶表示素子Ｉ〜ＩＩＩに電圧を印加したときの、印加電圧と正面（視線角度０°）での透過モードでの輝度透過率（以下、透過率と記述）の関係を示した透過率特性図である。このとき、光源には白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）バックライトを使用した。図４（ａ）は液晶表示素子Ｉ、図４（ｂ）は液晶表示素子ＩＩ、図４（ｃ）は液晶表示素子ＩＩＩにそれぞれ対応し、電圧を印加しないときには暗く、電圧を印加すると明るくなっていく、いわゆるノーマリーブラックで駆動されることがわかる。
【００２１】
透過率が最大になる状態を白表示（素子の駆動電圧内での輝度最大）とすると、表示の色相が黄色に着色してしまうので、最大透過率の約９割程度を白表示とする。図４では透過率が０．３のところに相当する。そのため、各試料の白電圧（白表示を行うために印加する電圧）は、液晶表示素子Ｉで４．５Ｖ、液晶表示素子ＩＩで４．０Ｖ、液晶表示素子ＩＩＩで３．７Ｖとする。この白電圧で求めた正面（視線角度０°）でのコントラスト比は、液晶表示素子Ｉ〜ＩＩＩで全て８００以上であり、非常に高い値を示す。
【００２２】
図５は、黒電圧（黒表示を行うために印加する電圧）を０．６Ｖとして、コントラスト比について視線方向及び視線角度への依存性を測定したコントラスト比特性図である。図５（ａ）は液晶表示素子Ｉ、図５（ｂ）は液晶表示素子ＩＩ、図５（ｃ）は液晶表示素子ＩＩＩにそれぞれ対応する。図５（ａ）〜（ｃ）の各中心（原点）が正面（視線角度０°）である。原点からの距離が視線角度に比例し、最も外側（円周部分）が視線角度８０°である。また、方位角が視線方向に対応し、０°−１８０°線は図２（ａ）におけるＸ−Ｘの方向に平行とする。図５の等コントラスト比曲線は、内側からコントラスト比５０、１０、５、２になる視線角度及び視線方向を示す。これより、液晶表示素子Ｉ〜ＩＩＩのいずれもが、視線角度を８０°まで傾斜させても、左右方向（視線方向０°及び１８０°）ではコントラスト比が１０以上、上下方向（視線方向９０°及び２７０°）でもコントラスト比が５以上というように、非常に広い視野角を有することがわかる。
【００２３】
続いて、反射モードについて説明する。図６は、液晶表示素子Ｉ〜ＩＩＩに電圧を印加したときの、印加電圧と正面（視線角度０°）での反射モードでの反射率の関係を示した反射率特性図である。このとき、光源（Ｘｅランプの光を光ファイバーで導き、任意の角度で照射できるもの）は、図２（ａ）におけるＸ−Ｘの方向と直交する方向で、液晶表示素子Ｉ〜ＩＩＩの正面方向から１５°傾いた位置に設置している。図６（ａ）は液晶表示素子Ｉ、図６（ｂ）は液晶表示素子ＩＩ、図６（ｃ）は液晶表示素子ＩＩＩにそれぞれ対応し、電圧を印加しないときには暗く、電圧を印加すると明るくなっていく、ノーマリーブラックで駆動されることがわかる。
【００２４】
反射モードの白電圧は、最大反射率の約９割程度（図６で反射率０．３）とする。透過モードと同様に、反射モードも着色しない程度に明るい白表示が得られる。それぞれ白電圧は、液晶表示素子Ｉで４．５Ｖ、液晶表示素子ＩＩで４．０Ｖ、液晶表示素子ＩＩＩで３．７Ｖとし、この白電圧で求めた正面（視線角度０°）でのコントラスト比は、液晶表示素子Ｉ〜ＩＩＩとも約２０である。反射モードの場合は、透過モードと異なり素子表面で反射した光が混在するため、コントラスト比は低くなる。しかし、従来の半透過型の液晶表示素子においても反射モードでのコントラスト比は２０程度であるから、液晶表示素子Ｉ〜ＩＩＩは実用上十分な反射モードのコントラスト比が得られている。
【００２５】
これまで説明したように、この実施の形態では液晶層の厚さを変化させているが、いずれの液晶層の厚さでも、半透過型として透過モードも反射モードもノーマリーブラックで駆動でき、しかも透過モードでは高いコントラスト比と非常に広い視野角を得ることができる。すなわち、電圧無印加状態では液晶分子が基板に対して垂直配向する液晶層を用いた液晶表示素子において、偏光板、半波長板及び１／４波長板の相互位置関係ならびに相互のリタデーションの関係を適切に設定することにより、種々の液晶層の厚さで広視野角化を達成できる。したがって、この実施の形態では、負のｃ−ｐｌａｔｅのような特殊な視野角補償板を使用しないので、薄型で広視野角を実現できる液晶表示素子を提供できる。
【００２６】
実施の形態２．
この実施の形態は、実施の形態１の変形例として、半波長板３１、３２及び１／４波長板２１、２２のリタデーションを変化させたものである。実施の形態１では、半波長板３１、３２のリタデーションは２７０ｎｍ、１／４波長板２１、２２のリタデーションは１４０ｎｍとした。これらのリタデーションはよく利用されるものであるが、実際には２００ｎｍ〜３００ｎｍ程度、８０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度の範囲の位相差板が、量産品として入手可能である。実施の形態２では、リタデーションが２００ｎｍ〜３００ｎｍ程度の位相差板を半波長板３１、３２として、リタデーションが８０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度の位相差板を１／４波長板２１、２２として用いるものである。
【００２７】
以下、詳細に説明する。透過モード表示領域の液晶層の厚さを４．５μｍとし、偏光板４１、４２の透過軸、半波長板３１、３２の遅相軸方向及び１／４波長板２１、２２の遅相軸方向を表２に示す角度とした３種類を液晶表示素子ＩＶ〜ＶＩとする。
【００２８】
【表２】
2006047726.tif 000004
【００２９】
液晶表示素子ＩＶ〜ＶＩのいずれでも、偏光板４１の透過軸と偏光板４２の透過軸との角度は９０°、半波長板３１の遅相軸方向と半波長板３２の遅相軸方向との角度は９０°、１／４波長板２１の遅相軸方向と１／４波長板２２の遅相軸方向との角度は９０°である。また、いずれでも、偏光板４１の透過軸と半波長板３１の遅相軸方向とがなす角度θ１は４５°である。偏光板４１の透過軸と１／４波長板２１の遅相軸方向とがなす角度は、２×４５°＋４５°＝１３５°である。ただし、液晶表示素子ＩＶの例でいうと、１０８°＋１３５°＝２４３°であるが、１８０°を超えているので６３°（２４３°−１８０°）のように表記している。同様に、偏光板４２の透過軸と半波長板３２の遅相軸方向とがなす角度θ２も４５°、偏光板４２の透過軸と１／４波長板２２の遅相軸方向とがなす角度も１３５°である。
【００３０】
液晶表示素子ＩＶ〜ＶＩは、透過率特性、反射率特性、白電圧、黒電圧、コントラスト比などにおいて実施の形態１における液晶表示素子ＩＩと同様の特性を示し、ノーマリーブラックで駆動される。
【００３１】
図７は、透過モードのコントラスト比について視線方向及び視線角度への依存性を測定したコントラスト比特性図である。図７（ａ）は液晶表示素子ＩＶ、図７（ｂ）は液晶表示素子Ｖ、図７（ｃ）は液晶表示素子ＶＩにそれぞれ対応する。図７（ａ）〜（ｃ）の各中心（原点）が正面（視線角度０°）である。原点からの距離が視線角度に比例し、最も外側（円周部分）が視線角度８０°である。また、方位角が視線方向に対応し、０°−１８０°ラインは図２（ａ）におけるＸ−Ｘの方向に平行とする。図７の等コントラスト比曲線は、内側からコントラスト比５０、１０、５になる視線角度及び視線方向を示す。これより、液晶表示素子ＩＶ〜ＶＩのいずれもが、視線角度を８０°まで傾斜させても、左右方向（視線方向０°及び１８０°）及び上下方向（視線方向９０°及び２７０°）でコントラスト比が１０以上というように、非常に広い視野角を有することがわかる。
【００３２】
これまで説明したように、この実施の形態では半波長板及び１／４波長板のリタデーションを変化させているが、いずれのリタデーションでも、半透過型として透過モードも反射モードもノーマリーブラックで駆動でき、しかも透過モードでは高いコントラスト比と非常に広い視野角を得ることができる。すなわち、電圧無印加状態では液晶分子が基板に対して垂直配向する液晶層を用いた液晶表示素子において、偏光板、半波長板及び１／４波長板の相互位置関係ならびに相互のリタデーションの関係を適切に設定することにより、種々のリタデーションの半波長板及び１／４波長板で広視野角化を達成できる。したがって、この実施の形態では、負のｃ−ｐｌａｔｅのような特殊な視野角補償板を使用しないので、薄型で広視野角を実現できる液晶表示素子を提供できる。
【００３３】
なお、実施の形態２の比較例として、偏光板と半波長板が１５°、偏光板と１／４波長板が７５°ずれるように設定した場合を説明する。ここでは、透過モード表示領域の液晶層の厚さを４．５μｍとし、偏光板４１、４２の透過軸、半波長板３１、３２の遅相軸方向及び１／４波長板２１、２２の遅相軸方向を表３に示す角度とした。
【００３４】
【表３】
2006047726.tif 000005
【００３５】
図８は、比較例において、透過モードのコントラスト比について視線方向及び視線角度への依存性を測定したコントラスト比特性図である。図８より、実施の形態１の図５及び実施の形態２の図７と比較して、比較例の視野角が狭いことがわかる。
【００３６】
実施の形態３．
この実施の形態は、実施の形態１及び２の変形例として、偏光板の透過軸に代えて吸収軸の角度を設定するものである。表４には、この実施の形態で説明する液晶表示素子ＶＩＩの液晶層の厚さ、偏光板の吸収軸の角度、半波長板の遅相軸方向及び１／４波長板の遅相軸方向の角度を示す。ここで、偏光板４１の吸収軸の角度は、実質的に−２３°であるが０°以下なので１５７°（−２３°＋１８０°）のように表記している。なお、偏光板の透過軸と吸収軸とは直交する。
【００３７】
【表４】
2006047726.tif 000006
【００３８】
偏光板４１の吸収軸と偏光板４２の吸収軸との角度は９０°、半波長板３１の遅相軸方向と半波長板３２の遅相軸方向との角度は９０°、１／４波長板２１の遅相軸方向と１／４波長板２２の遅相軸方向との角度は９０°である。また、偏光板４１の吸収軸と半波長板３１の遅相軸方向とがなす角度θ１’は４５°である。偏光板４１の吸収軸と１／４波長板２１の遅相軸方向とがなす角度は、２×４５°＋４５°＝１３５°である。同様に、偏光板４２の吸収軸と半波長板３２の遅相軸方向とがなす角度θ２’も４５°、偏光板４２の透過軸と１／４波長板２２の遅相軸方向とがなす角度も１３５°である。
【００３９】
液晶表示素子ＶＩＩは、透過率特性、反射率特性、白電圧、黒電圧、コントラスト比などにおいて実施の形態２における液晶表示素子Ｖと同様の特性を示し、ノーマリーブラックで駆動される。
【００４０】
図９は、透過モードのコントラスト比について視線方向及び視線角度への依存性を測定したコントラスト比特性図である。原点からの距離が視線角度に比例し、最も外側（円周部分）が視線角度８０°である。また、方位角が視線方向に対応し、０°−１８０°ラインは図２（ａ）におけるＸ−Ｘの方向に平行とする。図９の等コントラスト比曲線は、内側からコントラスト比５０、１０、５になる視線角度及び視線方向を示す。これより、液晶表示素子ＶＩＩは、視線角度を８０°まで傾斜させても、左右方向（視線方向０°及び１８０°）及び上下方向（視線方向９０°及び２７０°）でコントラスト比が１０以上というように、非常に広い視野角を有することがわかる。
【００４１】
これまで説明したように、この実施の形態では偏光板の透過軸に代えて吸収軸の角度を設定しているが、半透過型として透過モードも反射モードもノーマリーブラックで駆動でき、しかも透過モードでは高いコントラスト比と非常に広い視野角を得ることができる。すなわち、電圧無印加状態では液晶分子が基板に対して垂直配向する液晶層を用いた液晶表示素子において、偏光板、半波長板及び１／４波長板の相互位置関係ならびに相互のリタデーションの関係を適切に設定することにより、種々のリタデーションの半波長板及び１／４波長板で広視野角化を達成できる。したがって、この実施の形態では、負のｃ−ｐｌａｔｅのような特殊な視野角補償板を使用しないので、薄型で広視野角を実現できる液晶表示素子を提供できる。
【００４２】
実施の形態４．
実施の形態１及び２では、θ１＝θ２＝４５°の場合について述べてきたが、厳密にθ１＝θ２＝４５°である必要はない。実施の形態１及び２において、視線方向４５°及び１３５°（図５、７の斜め方向）から見たときの視野角は、視線方向０°及び１８０°（同じく左右方向）及び視線方向９０°及び２７０°（同じく上下方向）より狭くなっている。ここで、視野角をコントラスト比が１０となる視線角度と定義した場合、視野角が５０°以上であれば実用上の問題がない。
【００４３】
そこで、実施の形態４では、実施の形態１及び２の変形例として、θ１＝θ２＝３０°〜４５°とした。図１０は、θ１＝θ２を２５°〜５０°の範囲で変化させて、視線方向４５°においてコントラスト比が１０になる視線角度（視野角）を測定した視野角特性図である。図１０より、θ１＝θ２が３０°〜４５°の範囲にあれば、視野角は５０°以上となる。
【００４４】
なお、偏光板４１、４２の透過軸、半波長板３１、３２及び１／４波長板２１、２２の遅相軸方向は、これらを互いに貼付する時、あるいはこれらを互いに貼付した後にガラス基板１１、１２に貼付する時に設定値からずれることがある。最大で±２°程度ずれることがあるが、この程度の誤差は実用上の問題がない。また、位相差板のリタデーションも、通常使用される量産品では±５ｎｍの精度であるが、この程度の誤差は実用上の問題がない。実施の形態３の変形例として、θ１’＝θ２’＝３０°〜４５°としても、同様の結果が得られる。
【００４５】
ところで、このように視野角が広がった液晶表示素子を用いることで、広視野角の表示画面を有するカーナビゲーションや携帯機器を提供できる。例えば、自動車のセンターコンソールに置かれたカーナビゲーションを運転席から見る場合には、４０〜５０°程度の視線角度になる。また、携帯電話などの小型の携帯機器では、表示画面を複数人が見る場合がある。例えば、三人が並んで中央の人が持つ携帯電話の表示画面を見る場合には、両端の人は４５〜５０°程度の視線角度になる。以上のことから、液晶表示素子の視野角が５０°以上になると、カーナビゲーションや携帯機器の表示画面の視認性が著しく向上する。なかでも、この発明における液晶表示素子は、特殊な視野角補償板を使用せずに薄型化されているので、薄型化が要求される携帯機器の利便性を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施の形態１を説明するための液晶表示素子の側面図である。
【図２】実施の形態１を説明するための反射部の配置図である。
【図３】実施の形態１を説明するための偏光板の透過軸、半波長板及び１／４波長板の遅相軸方向の関係図である。
【図４】実施の形態１を説明するための透過率特性図である。
【図５】実施の形態１を説明するためのコントラスト比特性図である。
【図６】実施の形態１を説明するための反射率特性図である。
【図７】実施の形態２を説明するためのコントラスト比特性図である。
【図８】実施の形態２の比較例を説明するためのコントラスト比特性図である。
【図９】実施の形態３を説明するためのコントラスト比特性図である。
【図１０】実施の形態４を説明するための視野角特性図である。
【符号の説明】
【００４７】
１１、１２  基板、２１、２２  １／４波長板、３１、３２  半波長板、４１、４２  偏光板、５  液晶分子、６  カラーフィルター、７  ＩＴＯ電極、８  反射部、１００  液晶表示素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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